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1、324 轨道顺槽巷道施工及支护技术 刘晋予 山西煤炭进出口集团蒲县豹子沟煤业有限公司 摘 要： 为形成 324 采煤工作面生产系统, 满足开采 324 采煤工作面的运输、通风、行人的需要, 对 324 轨道顺槽进行了施工掘进。分析工作面的地质情况, 采用水文地质比拟法计算出 324 工作面的正常涌水量和最大涌水量, 并提出相关防治水措施;对掘进巷道进行布置和支护。关键词： 涌水量; 防治水措施; 巷道布置; 支护; 作者简介：刘晋予 (1963-) , 男, 河南省新安县人, 采矿工程、本科, 太原理工大学, 工程师, 现任山西煤炭进出口集团蒲县豹子沟煤业有限公司安全生产指挥中心科长。收稿日期
2、：2017-12-14Tunnel Construction and Supporting Technology of 324 Tail EntryLiu Jinyu Shanxi Coal Import and Export Group Baozigou Coal Mine Co., Ltd.; Abstract： For the formation of coal mine 324 coal mining working face production systems, transport, ventilation, to meet the needs of transport venti
3、lation pedestrians and pedestrians in the 324 coal mining working face, so to the construction of 324 orbital gateway excavation.To analyze the geological of working face and use the hydrogeologic analogy method to calculate the normal discharge rate and maximum mine inflow in 324 coal mining workin
4、g face and puts forward relevant prevention to cure water measures. In the last, to lay out and support the roadway.Keyword： water inflow; water control measure; roadway layout; support; Received： 2017-12-141 工程概况324 轨道顺槽位于 3 煤采区 324 工作面内, -273m 水平, 北临 313 上工作面采空区, 西距三煤运输集中巷 50m, 东临 324 工作面, 南临 319
5、工作面。324 工作面为单斜构造, 地层走向 NWSE, 倾向 NE, 总体趋势西南部高, 东北部低。煤层起伏变化不大, 煤层倾角 27, 平均 4。324 工作面地质条件相对简单, 根据相邻巷道实际揭露情况及相关勘探报告分析, 324 轨道顺槽无揭露断层。工作面煤层为 3 煤, 煤层厚度 7.779.20m, 平均厚度 8.49m, 块状, 少量粉末状, 以亮煤为主, 夹少量暗煤, 内生裂隙发育。煤层普氏系数 f 一般在 1.91 左右, 为软性到中等硬度煤层。2 涌水量预计及防治水措施2.1 涌水量计算分析 324 轨道顺槽的水文地质条件可知影响 3 煤开采的主要含水层为 3 煤顶、底板砂
6、岩含水层。工作面开采范围内 3 煤顶板砂岩水在相邻工作面开采时已基本疏干。本面水文地质条件与相邻工作面相近, 相邻工作面涌水量均不大, 有少量淋水及采后涌水, 313 工作面涌水量正常值 10m/h, 最大为 46m/h, 324 工作面水文地质条件与 313 工作面水文地质条件相近, 可利用水文地质比拟法, 对 324 工作面涌水量进行预计。式中:Q 为 324 轨顺涌水量, m/h;Q 0为 313 工作面涌水量, m/h, ;S 为 324 工作面开采面积, m;S 0为 313 工作面开采面积, m。上式中, 313 工作面涌水量正常为 10m/h, 开采面积为 78265m, 324
7、 工作面开采面积为 44451m。根据计算结果, 结合 316、317、318 工作面实际水文地质情况, 预计 324 工作面正常涌水量为 5m/h。最大涌水量取正常值的 2 倍为 10m/h。2.2 防治水措施根据具体情况建立健全排水系统, 工作面排水能力不小于 15m/h。当在工作面掘进过程中发现透水征兆时, 应当立即停止作业, 报告调度室, 并发出警报, 撤出所有受水威胁地点的人员。在掘进期间应加强巷道水文地质预测预报和水害排查工作, 及时深入现场掌握工作面水文地质情况。当施工至 324 轨道顺槽中部最低洼点处挖设沉淀池, 加强排水管理。定期对排水设备及排水管路进行检修, 确保排水系统完
8、好。3 巷道施工及支护3.1 施工顺序在掘进前期, 利用 324 轨顺、316 运顺刮板输送机搭接三煤运输集中巷胶带输送机出煤矸。待 317 运顺刮板输送机安装完毕后, 利用 324 轨顺、317 运顺刮板输送机搭接三煤运输集中巷胶带输送机出煤矸。324 轨道顺槽掘进断面为 2-2断面, 沿煤层底板掘进, 掘进过程中连同绞车、信号把钩硐室、躲避硐室一并进行施工。在 324 轨顺掘进完成后, 施工 324 轨顺联络巷。324 轨顺联络巷按照 4-4 断面水平掘进 17.15m 后, 按照 18上山掘进 32.48m, 然后按照 3-3 断面水平掘进 34.74m 与三煤轨道集中巷贯通。324 轨
9、顺联络巷与三煤轨道集中巷贯通后, 324 轨顺联络巷门口铺设道岔、车场, 敷设风水管路、电缆、硬化水泥路面, 形成运输、供风、供水、供电、通风系统。3.2 巷道断面324 轨顺掘进时, 施工巷道断面如下:2-2 断面为梯形断面, 求其毛断面面积和净断面面积。式中:L 1为毛断面上底, 4.5m;L 2为毛断面下底, 5.0m;h 1为毛断面高, 3.1m;L 1为净断面上底, 4.3m;L 2为净断面下底, 4.8m;h 2为净断面高, 3m。3-3 断面与 4-4 断面均为为半圆拱形断面, 规格相同。求其毛断面面积 S1和净断面面积 S2。式中:L 1为毛断面宽度, 4.6m;L 2为净断面
10、宽度, 4.5m;h 为墙高, 1.4m。3.3 巷道支护按悬吊理论计算锚杆参数, 选取锚杆的类型。(1) 锚杆长度计算。式中:L 为锚杆长度, m;K 为安全系数, 取 2;H 为冒落拱高度, m;L 1为锚杆锚入稳定岩层的深度, 取 0.5m;L2为锚杆在巷道中的外露长度, 一般取 0.1m;B 为巷道开掘宽度, 取 4.5m;f 为岩石坚固性系数, 顶板为 3, 煤取 3, 粉砂岩取 5;计算得=2.1m。(2) 锚杆间排距计算, 通常间排距相等。式中:A 为锚杆间排距, m;Q 为锚杆设计锚固力, 150k N/根;K 为安全系数, 一般取 K=2;H 为冒落拱高度, 取 H=0.75
11、m;R 为被悬吊砂岩的重力密度, 取 15k N/m;计算得=2.58m。图 1 巷道支护断面图 下载原图通过以上计算及结合现场实际情况, 2-2、3-3、4-4 断面顶板选用 MSGLW-500/222200 无纵肋螺纹钢式树脂锚杆, 两帮选用 MSGLD-500/201800 等强螺纹钢式树脂锚杆, 顶板锚杆间距为 800mm, 排距为 900mm, 两帮锚杆间距为1200mm (3-3、4-4 断面锚杆间距为 800mm) , 排距为 900mm。安装后, 锚杆露出螺帽 1040mm。2-2 断面采用锚、网、梯、锚索联合支护。顶板支护选用 MSGLW-500/222200无纵肋螺纹钢式树
12、脂锚杆, 托盘采用 120mm120mm10mm 正方形碗状钢板托盘;两帮选用 MSGLD-500/201800 等强螺纹钢式树脂锚杆, 120mm120mm10mm 正方形碗状钢板托盘。顶板锚杆间距 800mm, 排距 900mm, 误差100mm;两帮锚杆间距 1200mm, 排距 900mm, 误差100mm。锚杆安装后, 露出螺帽 1040mm, 锚杆托盘要紧贴岩面。顶部两端锚杆与顶板成 75施工, 顶部其余锚杆与顶板成90施工, 帮部锚杆与巷帮成 90施工。顶板选用 MSCKb2350 型和 MSCKb2370型锚固剂各 1 卷, 两帮选用 MSCKb2850 型锚固剂 1 卷。CK
13、b 型锚固剂搅拌时间为 2025s, 等待时间为 2635s。选用规格为 LW50/3-SZ 的菱形金属网, 联接方式采用 14 号铁丝每隔 200mm 联接一扣, 每扣拧 23 圈, 连接后铁丝方向一致, 并将铁丝头压入金属网内, 搭接长度为 100mm。顶板及两帮钢筋梯选用 10mm圆钢加工而成, 宽度 70mm, 锚杆盘必须压在钢筋梯上。沿巷中施工 1 排锚索, 间距 2700mm, 型号 SKP18/7-1860 矿用锚索, 每孔使用 MSCKb2350 锚固剂 3 卷。托盘采用 Q235A 材质、抗拉强度 380MPa 及以上的碳素结构平钢板加工而成, 其规格为 250mm250mm
14、20mm, 预紧力不小于 80k N, 不大于 90k N, 锚固力不小于 180k N。锚索与顶板成 90施工。3-3、4-4 断面巷道全断面采用锚、网、喷支护。拱基线以下采用 MSGLD-500/201800 等强螺纹钢式树脂锚杆, 120mm120mm10mm 正方形碗状钢板托盘;拱基线以上锚杆采用 MSGLW-500/222200 无纵肋螺纹钢树脂锚杆, 托盘采用 120mm120mm10mm 正方形碗状钢板托盘。锚杆间距 800mm, 排距 900mm, 误差100mm。锚杆安装后, 锚杆露出螺帽 1040mm, 锚杆托盘要紧贴岩面。半圆拱断面拱基线以上锚杆与巷道轮廓线切线成 90,
15、 拱基线以下锚杆与巷帮成90施工。拱基线以上每孔使用 MSCKb2350 型和 MSCKb2370 型锚固剂各 1 卷;拱基线以下每孔使用 MSCKb2850 型锚固剂 1 卷。CKb 型锚固剂搅拌时间为 2025s, 等待时间为 2635s。选用 JW-50/4-SZ 型经纬网, 金属网的联接采用 14 号铁丝每隔 200mm 联接一扣, 每扣拧 23 圈, 联接后铁丝方向一致, 并将铁丝头压入金属网内, 搭接长度为 100mm。喷射砂浆强度等级为 M10, 水泥与沙质量比为1:2, 水灰比为 0.45, 并加入水泥重量 3%的速凝剂, 喷射沙浆使用水泥标号不低于 R42.5, 沙为纯净的河
16、沙。全断面喷厚为 50mm, 喷浆基础深度为 100mm。4 结语(1) 采用水文地质比拟法, 预计出 324 工作面的正常涌水量为 5m/h。最大涌水量取正常值的 2 倍为 10m/h。并提出一些防治措施提前预防。(2) 先沿煤层底板掘进 324 轨道顺槽, 掘进断面为 2-2 断面, 2-2 断面为梯形断面, 其毛断面面积和净断面面积分别为 14.75m、13.65m;在 324 轨顺掘进完成后, 施工 324 轨顺联络巷。324 轨顺联络巷按照 4-4 断面水平掘进 17.15m 后, 按照 18上山掘进 32.48m, 然后按照 3-3 断面水平掘进 34.74m 与三煤轨道集中巷贯通, 3-3 断面与 4-4 断面均为为半圆拱形断面, 规格相同, 两者的毛断面面积和净断面面积分别为 14.75m、14.25m。(3) 通过悬吊理论计算得锚杆长度为 2.1m, 间排距 2.58m, 结合现场实际情况选取合适的锚杆。参考文献1靖
